Plantas: defensa inducida y especificidad

Los insectos herbívoros llevan atacando a las plantas desde hace más de trescientos cincuenta millones de años. Durante todo este tiempo las plantas han desarrollado estrategias muy sofisticadas para protegerse frente a sus enemigos, tales como barreras físicas, toxinas y compuestos que interrumpen o inhiben la ingesta de alimentos.

Sin embargo, estas defensas consumen energía, por lo que una defensa inducida que se activara únicamente en caso de ataque constituiría un paso evolutivo para reducir este gasto de energía. El proyecto INDUCED DEFENCE (Herbivore induced plant defences: The evolution and genetic basis of their specificity) se dedicó a estudiar si este mecanismo de defensa es específico de ciertas especies.

Se piensa que los agentes químicos conocidos como inductores asociados a herbívoros (HAE) son los responsables de la especificidad de las defensas de las plantas. Sin embargo, no se tiene claro cómo evolucionó esta especificidad. Por ello, se estudió la evolución y la especificidad en las defensas inducidas por HAE y se identificaron las bases genéticas de esta última.

Se investigaron defensas inducidas de especies de plantas de tabaco (Nicotiana) cercanas e inductores de diferentes secreciones orales de insectos. Los resultados mostraron que las defensas por HAE son muy específicas de las distintas especies de Nicotiana. Se observó que una misma especie de Nicotiana desencadenaba respuestas diferentes ante distintos HAE y un mismo HAE puede activar varias respuestas en especies de Nicotiana cercanas.

El efecto de las defensas por HAE era diferente en Manduca sexta (un insecto que se alimenta específicamente de plantas de la familia de las Solanaceae, a la que pertenece el tabaco) y en Spodyptera littoralis (especie que se alimenta de muchas plantas diferentes).

Se secuenciaron los transcriptomas de la hoja de seis especies de Nicotiana inducidas por diferentes HAE y se identificó una red de coexpresión clave. Esta red se correspondía con la especificidad de las defensas inducidas por HAE en Nicotiana, tanto en la misma especie como entre especies. Los análisis funcionales confirmaron que la red de coexpresión identificada estaba implicada en la señalización de la defensa temprana inducida por HAE.

Se empleó un enfoque filogenómico para entender mejor esta red de coexpresión y se vio que los acontecimientos de duplicación del genoma completo en Solanaceae contribuyeron a la evolución de una red de señalización temprana inducida por HAE en Nicotiana.

La red de coexpresión inducida por herbívoros que se identificó y el descubrimiento del efecto de duplicación del genoma completo sobre la evolución de las defensas inducidas por herbívoros serán de gran utilidad para los fitomejoradores. Además, los nuevos métodos desarrollados permitirán a otros científicos identificar rápidamente genes implicados en caracteres complejos.

Los genes candidatos identificados en INDUCED DEFENCE podrían suponer un adelanto inmenso en el conocimiento acerca de las respuestas de las plantas ante los herbívoros y, por consiguiente, mejorar la protección de cultivos en todo el mundo.